[发明专利]一种城市交通宏观区域边界控制方法

说明书

本发明公开了一种城市交通宏观区域边界控制方法。所述控制方法包括如下步骤：S1、将城市交通路网划分为若干个同质区域；S2、根据所述若干个同质区域对城市交通路网进行子系统分解，得到若干个子系统；S3、计算各子系统的伪梯度向量；S4、采集各子系统的输入/输出数据；S5、计算各子系统之间的边界控制比例；S6、将边界控制比例转化为边界交叉口的绿信比；S7、将所述边界交叉口的绿信比输出到各个边界交叉口的信号机，并在当前控制周期内保持每个信号周期的相位绿信比不变。

技术领域

本发明涉及智能交通技术领域。更具体地，涉及一种城市交通宏观区域边界控制方法。

背景技术

随着城市的发展和扩张以及人民生活水平的提高，在城市道路上行驶的车辆与日俱增，从而使得越来越多的车辆与有限的城市道路空间之间的矛盾越来越激化，城市交通路网的拥堵问题也越来越严重。而在当今社会中，兴建交通基础设施不但会导致城市交通路网更加拥堵的阵痛，而且往往建好之后会由于布雷斯悖论而导致新的拥堵产生。同时，兴建城市道路基础设施的拆迁等成本高昂，噪声、粉尘等环境污染严重，所以，在有限的城市道路空间下进行合理的交通控制显得越来越重要。

目前的城市道路交通控制方法大都是基于模型的，而城市交通系统是一个复杂连接的强随机性的非线性大系统，不但模型难以精确建立，而且控制也比较复杂。例如，SCOOT、SCATS等已经广泛投入使用的交通控制系统，都是基于精确的数据模型或者预设方案。当模型失配时，交通控制的效果往往会大打折扣。此外，现有的交通控制方法大都需要精确知道每个交叉口和路段的车辆的详细信息，并且对相应的每个交叉口都进行控制。这对传感器的数目和质量、控制主机的计算压力以及交通控制实施成本都是一个巨大的挑战。因此，如何控制较少的交叉口信号灯使得宏观层面的交通拥堵减缓甚至消失，提高整个城市交通路网的通行效率，具有很大的实际意义。

鉴于基于交叉口的城市交通控制方法存在精确细致的交通模型难以建立并且所有路段和交叉口的车辆行驶信息难以获得等困难，宏观层面的交通控制可以解决该问题。由于交叉口红绿灯的存在，使得原本连续的交通流被打断，因此城市的交通系统是一个离散时间系统。本发明应用Store and Forward思想，对城市交通路网中的交通数据进行采样，当采样周期取为交叉口信号周期的公倍数时，间断交通流可视作连续交通流。经过对实际交通数据的研究发现，在这种情况下类似于快速路上的流量-密度单峰函数关系同样存在于由众多交叉口和路段组成的城市交通路网中。即：一个区域内行驶的车辆数(或者车辆密度)和平均流量之间存在一个单峰函数关系。区域内行驶的车辆数存在一个临界值，当行驶的车辆数达到该临界值附近时，区域内的平均流量最大。当实际行驶的车辆数小于该临界值时，该区域处于畅通状态，平均流量随着行驶车辆数的增加而增加；而一旦实际行驶的车辆数大于该临界值，则该区域内的平均流量会下降，从而该区域的交通会陷入拥堵状态。因此，不需要知道每个交叉口和路段的详细信息即可从宏观层面判定交通状态，并且可以利用这一特性在区域边界交叉口实施宏观区域边界控制。